A légkör kialakulása és szerkezete
A légkör kialakulása
A Föld kialakulásával párhuzamosan, 4 milliárd évvel ezelőtt alakult ki az elsődleges őslégkör, amely hidrogénből, héliumból, metánból, vízgőzből, ammóniából és kén-hidrogénből állt. Amint a földkéreg kezdett megszilárdulni és a vulkáni tevékenység gázokat bocsátott ki, kezdetét vette a másodlagos légkör kialakulása. A nitrogén, az oxigén, az argon és a széndioxid vált a légkörben meghatározóvá. A jelenlegi légkörnél a széndioxid koncentrációja jelentősen csökkent, az oxigéné nőtt.
A széndioxid csökkenése azzal magyarázható, hogy a kialakuló óceánokban a széndioxid nagy része karbonátos kőzeteket hoz létre, így a széndioxid nagy része ma már nem az atmoszférában, hanem a litoszférában található, mészkő és dolomit formájában. 2,7 milliárd évvel ezelőtt megindult a fotoszintézis folyamata, így a növényzet a légkörből széndioxidot vett fel és oxigént adott le.
Atmoszféra szerkezete
Az atmoszféra 4 különböző részre osztható, az alsó rész, ami atroposzférából és a sztratoszférából áll, a középső rész, illetve a felső rész.
- troposzféra (keveredő gömbhéj): vastagsága 10-20 km. Itt játszódnak le az időjárási folyamatok többsége. Itt található a légkör teljes tömegének 80 %-a. A hőmérséklet a magasság emelkedésével, 100 m-ként átlagosan 0,65°C-al csökken -57°C-ig.
- sztratoszféra (réteges burok): 50 km-es magasságig. Itt van az ózonburok. A hőmérséklet a magassággal együtt nő, míg el nem éri a 10°C-ot.
- középső, vagyis a mezoszféra: 80 km-ig. A levegő összetétele nem változik.
- felső, vagyis a termoszféra: A gázok fajsúly szerint rétegeződnek. Felső határa ott van, ahol a Föld centrifugális ereje és gravitációja kiegyenlíti egymást.
Atmoszféra
- A légkör (atmoszféra) a Földet körülvevő 10.000 km vastagságú gázburok, melyet a Föld forgása során magával visz, és megvédi felszínét a világűrből érkező káros sugaraktól, valamint a hőmérsékletet egyenletes szinten tartja.
- A Naprendszerben csak a Föld légköre alkalmas az élet fennmaradására.
- Nem csak megszűri a halálos sugarakat, de elégeti a Föld atmoszférájába hulló meteorokat is.
Légkör:
- A légkörben felhők, gázok, aeroszolok találhatók (aeroszol: részecskék, amik nem gáz halmazállapotúak).
- A légköri jelenségek alapja a Nap sugárzása.
- A sugárzás fizikai törvénye szerint, a sugárzó testek által kibocsátott hullámhosszok, és a test hője között fordított összefüggés van, tehát a magas hőmérsékletű testek rövid hullámhosszú sugárzást bocsátanak ki.
Napállandó: A Napból érkező energiamennyiség, mely eléri a Földet. A földi légkör 1 négyzetméterére merőlegesen beeső energia 1361 watt. A légkör különböző gázok keverékét, valamint cseppfolyós és szilárd anyagokat egyaránt tartalmaz. Az egyéb gázok pontos mennyiségét ppm – parts per million, ppb – parts per billion megjelelöléssel lehet kifejezni. Apró számuktól függetlenül nagyon fontosak, a kis mennyiség miatt kis veszteség is nagyon jelentős lehet. Az atmoszféra szerkezete: Tömegvonzás miatt a légkör 95%-a a legalsó rétegben, a tropo+sztratoszférában helyezkedik el.
ALSÓ LÉGKÖR:
- ) Troposzféra:
- 10-12 km vastag, ez a legfontosabb szféra.
- Ez tartalmazza a légkör tömegének 80% át, és a légkör teljes vízmennyiségét.
- Itt mennek végbe az időjárási jelenségek (túlnyomórészt), és felső határa közelében utazunk, ha repülővel megyünk valahová.
- Hőmérséklete a felszíntől folyamatosan csökken egészen a tropopauzáig, ahol a hőmérséklet -56°C
2.) Sztratoszféra:
- 11-50 km között helyezkedik el.
- Az ózonréteg (az ibolyántúli sugarak az oxigént atomokra bontják, melyek a maradék 2atomos oxigénnel egyesülve 3atomos ózont hoz létre – O3 ) jelenléte miatt ebben a szférában a hőmérséklet folyamatosan nő.
- Az ózon nagyon bomlékony anyag (mikor elnyeli a sugarakat, újra szétbomlik, melyekből később újra ózonmolekulák lesznek), a bomlás és keletkezés körforgásban van.
- Az ózon Napból érkező energiát nyel el, és ez okozza a hőmérséklet növekedését.
- A Sztratopauzában már +10°C van.
KÖZÉPSŐ LÉGKÖR
3.) Mezoszféra (mezosz=közép):
- 50-85 km közötti réteg.
- Ebben a szférában a hőmérséklet újra elkezd erősen csökkenni, felső határában már eléri a -120°C-t is.
- Itt égnek el a meteorok, melynek következménye, hogy nagy számban vannak jelent vas és fématomok.
FELSŐ LÉGKÖR
4.) Termoszféra
- 80-500 km között.
- Ez a ritka réteg ionokból (elektromos töltésű részecskék) áll, amik jól vezetik az elektromos áramot, ezért ionoszférának nevezzük.
- Emiatt a képessége miatt visszaveri az elektromágneses hullámokat, amik a távközlésben kapnak nagy szerepet.
- A Nap sugárzása főként ebben a rétegben nyelődik el, tehát itt a hőmérséklet újra nagyon magas, kb 1000°C, de meghaladhatja a 2000°c-t is.
- Főként oxigén és nitrogén található, atomos állapotban. Itt keletkezik a sarki fény, ezen belül kering a Nemzetközi Űrállomás is.
5.) Exoszféra:
- Ez a legfelső, egyben legvastagabb rétege a légkörnek.
- 500 km és nagyjából 10.000 km között van.
- Hőmérséklete napközben 1000°C, éjjel pedig egészen fagypontig hűl.
- Alkotói oxigén, nitrogén, hélium, felette pedig a hidrogén az uralkodó.
- Az exoszféra anyaga már nagyon ritka, nehéz behatárolni, folyamatosan átmegy a világűrbe.
A LÉGKÖR KIALAKULÁSA
- a Föld elsődleges légköre a kozmikus gázokból, hidrogénből, héliumból, metánból, ammóniából, kén-hidrogénből, vízgőzből állhatott
- a kozmikus gázok elillantak a világűrbe
- a másodlagos légkör a későbbi vulkanizmus hatására alakult ki, gázokból, és vízgőzből állt
- a fotoszintetizáló növények oxigént termeltek, így később ki tudott alakulni az ózonréteg is
- a szén-dioxid egy része elnyelődött (megtalálhatók a mésztartalmú kőzetekben)
- az ózonréteg kialakulása után jött létre az élet a szárazföldön
A levegő szennyezése – emberi tevékenység hatása
- természetes szennyező anyagok: vulkánok por- és gázfelhői, virágporok
- mesterségesek:
- CO – szénmonoxid – tökéletlen égés során
- CO2 – szén-dioxid – üvegházhatás fokozódása, éghajlati övezetek eltolódása, száraz területek bővülése, csapadék csökkenése
- O3 – ózon – bőrrák, genetikai károsodás
- SO2 – kén-dioxid: légzőszervek károsodása, szem, és felső légutak károsodása
- ólom : megtámadja a simaizomzatot idegrendszert, vörösvérsejteket
- szmog: a levegőben levő ózon, nitrogén-oxidok, és szénhidrogének hatására keletkezik
Globális klímaváltozás
- 1980-as években: antarktiszi jégminta elemzésekor kapott eredményeket összehasonlították a régebbi levegőmintákkal –> a metán, nitrogén-monoxid, és CO2 koncentrációja fokozódó ütemben növekszik
- 10 évente 0,2-0,5 °C-ot melegszik a klíma az üvegházhatás fokozódása miatt
Ózonréteg elvéokonyodása
- az ózonréteget a freonok (halogénezett szénhidrogének) pusztítják
- hűtőszekrényekben, spray-k töltőanyagaként, vegyipari nyersanyagként használták
- 1987-ben Montrealban nemzetközi egyezmény a freonok felhasználásáról: 1990-től a gyártásuk elkezdett fokozatosan megszűnni
Savas esők
- oka: a levegőbe jutó kén-dioxid, nitrogén-oxid, ammónia, szénhidrogének
- főleg az erdőket, növényeket károsítják, de hatással van a műemlékekre, szobrokra is
• csökkenteni lehetne alacsonyabb kéntartalmú olaj, szén használatával, kénmentesítéssel, katalizátoros autók teljes körű használatával